激戰持續至7月25日，北路軍團成功突破日軍兩層防禦圈，推進至密支那城區邊緣，將整座城市團團包圍，日軍八千餘主力，僅剩三千殘兵，退守城內，陷入絕境。
牟田口廉依舊不肯投降，下令日軍在城內展開巷戰，每一棟房屋、每一條街道都佈置火力點，妄圖拖延時間，等待孟拱日軍增援。
可他不知道的是，孟拱的日軍早已自身難保，南路軍團在孟拱河穀的作戰，早已打得日軍潰不成軍。
南路軍團於7月10日抵達孟拱河穀入口，麵對兩側高山、中間狹道的天險，以及山頂日軍的重火力封鎖，南路軍團指揮官冇有選擇正麵硬衝，而是製定了迂迴穿插的奇襲戰術。
他挑選出一千名精銳野戰軍戰士，組成突擊隊，冒著暴雨，攀爬河穀兩側的懸崖峭壁。
這些懸崖陡峭無比，濕滑難行，稍有不慎便會墜入穀底，粉身碎骨；
但突擊隊將士們毫無畏懼，繫著繩索，一步步往上攀爬，曆經一日一夜，終於成功繞到日軍陣地後方。
7月12日淩晨，正麵部隊佯裝發起進攻，吸引山頂日軍的全部火力；
與此同時，突擊隊從日軍後方突然發起突襲，端著自動步槍，朝著日軍指揮部、重炮陣地瘋狂掃射，日軍猝不及防，瞬間亂作一團，重炮陣地被炸燬，指揮官被當場擊斃。
正麵部隊趁勢發起總攻，前後夾擊，日軍河穀防線瞬間崩潰，六千餘日軍，被殲滅四千餘人，殘餘兩千餘人倉皇逃往孟拱城。
7月20日，南路軍團攻克孟拱河穀，順勢推進至孟拱城下，將孟拱城團團包圍，切斷了孟拱日軍向密支那增援的所有路線，徹底打破了日軍密支那、孟拱互為犄角的戰略佈局。
訊息傳到密支那，牟田口廉徹底絕望，援軍無望，兵力不足，防禦崩潰，他深知敗局已定，但依舊負隅頑抗，組織日軍敢死隊發起自殺式衝鋒，妄圖突圍。
8月5日，北路軍團發起總攻，坦克破開城門，步兵逐屋清剿，火箭筒等攻堅利器炸燬日軍固守的建築，手榴彈扔進日軍藏身的角落；
激戰一日，全殲城內殘餘日軍，牟田口廉在指揮部切腹自殺，密支那全城宣告攻克。
密支那戰役，曆時二十餘日，北路軍團殲滅日軍七千八百餘人，徹底摧毀日軍第18師團主力，自身傷亡六百餘人，以壓倒性的勝利，拿下了這座緬北第一重鎮。
攻克密支那，意味著第四軍掌控了緬北水陸空三維樞紐，國內的運輸機可直接在密支那機場降落，輸送兵員與物資，伊洛瓦底江內河船隊可直達密支那，後勤補給徹底無憂。
與此同時，南路軍團對孟拱城發起總攻，孟拱城殘餘日軍兩千餘人，根本無力抵抗，僅用三日，便被全部殲滅，8月10日，孟拱城順利攻克。
孟拱與密支那相繼攻克，兩路大軍成功會師，緬北腹地徹底連成一片，日軍在緬北的勢力，被徹底清除。
此後的八月至十月，雨季仍在繼續，大軍冇有絲毫懈怠.
一方麵派出清剿部隊，深入緬北深山，將日軍殘餘散兵、暗堡、後勤倉庫逐一搗毀，累計殲滅日軍殘部兩千餘人，徹底肅清緬北所有日軍勢力；
另一方麵，大規模修築基礎設施，修複密支那、孟拱的鐵路、公路，加固伊洛瓦底江航道，擴建密支那機場，修建臨時醫院、後勤倉庫.
同時在當地建立秩序，安撫百姓，招募勞工參與建設，讓緬北腹地徹底成為第四軍的穩固後方。
日軍不甘心失敗，十月中旬，從緬甸中部曼德勒抽調六千餘兵力，北上反撲，妄圖奪回孟拱，重新打通緬北通道。
10月15日，日軍抵達孟拱外圍，第四軍早有防備，在孟拱河穀設下埋伏。
利用地形優勢，炮兵部隊提前部署，待日軍進入埋伏圈，炮火瞬間全覆蓋，步兵四麵合圍。
激戰兩日，日軍傷亡四千餘人，殘部倉皇南逃，大軍乘勝追擊，一路向南推進五十餘裡，佔領孟拱至曼德勒的鐵路沿線據點，將防線推進至緬甸中部邊緣。
至10月31日，雨季徹底結束，天氣放晴，第四軍已完全掌控緬北全境；
北起中緬邊境，南至曼德勒外圍，東抵臘戍，西至八莫，廣袤的緬北地區，儘數納入掌控，無一處日軍殘餘。
此階段作戰，大軍累計殲滅日軍一萬八千餘人，自身傷亡僅不足千人，以極小的代價，完成了緬北全境的佔領。
這一階段的作戰，是入緬作戰的關鍵轉折點。
掌控緬北全境，不僅徹底切斷了日軍西進印度、東犯滇西的通道，讓日軍的戰略企圖徹底破產；
更打通了緬北至緬甸中部的鐵路、公路、內河航道，建立了完善的水陸空補給體係，為後續進軍緬甸中部核心曼德勒，鋪平了所有道路。
十萬大軍，在緬北紮根，如同鋼鐵長城，牢牢守住了入緬的戰略腹地；
孟拱、密支那兩大重鎮的攻克，讓第四軍擁有了南下的絕對底氣。
中南半島的日軍，已然開始陷入被動，敗局初顯。